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Installation pour le réchauffage de l'eau d'alimentation des ohaudières
L'invention est relative à une installation pour le réchauffage de l'eau d'alimentation des chaudières, en particulier des chaudières de locomotives, et elle a no- tamment pour but de réaliser un réchauffage en deux temps, au moyen d'un seul flux de vapeur, afin d'accroître le rendement du réchauffage et de faciliter le fonctionnement) du dispositif d'injection dans la chaudière. Elle vise également à constituer une réserve d'eau chaude suscepti- ble de permettre un réchauffage partiel de l'eau pour l'alimentation de la chaudière à régulateur fermé, lorsqu' on ne dispose pas d'une quantité suffisante de vapeur de chauffage ou que toute arrivée de vapeur de chauffage est interrompue.
Pour obtenir ces divers résultats, ainsi que d'au- tres avantages indiqués par la suite, l'installation de réchauffage suivant l'invention comprend essentiellement la combinaison d'un réchauffeur par surface, alimenté en vapeur de chauffage d'une part, et en eau à réchauffer d'autre part, cette eau provenant d'un vase d'aspiration
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et étant refoulée dans la chaudière à travers le réchauf- feur par une pompe ou dispositif équivalent, d'un réser- voir destiné à recevoir l'eau de condensation de la vapeur de chauffage, et d'une conduite permettant de ramener cette eau de condensation audit vase d'aspiration pour y produis un premier réchauffage de l'eau froide.
Grâce à cette disposition, l'eau froide venant du tender ou autre source d'eau, froide est d'abord réchauffée, dans le vase d'aspiration jouant le rôle d'un premier ré- chauffeur par mélange, par l'eau de condensation de la va- peur de chauffage, et cette eau déjà tiède est envoyée par la pompe dans le réchauffeur par surface, où se parachève le chauffage, en produisant une condensation de la vapeur de chauffage, la vapeur ainsi condensée venant alimenter le réservoir d'eau de condensation.
On obtient ainsi un réchauffage méthodique, l'eau n'étant mise en contact avec l'agent de chauffage le plus chaud (vapeur de chauffage) qu'après avoir subi un premier réchauffage au moyen d'un agent de chauffage moins chaud (vapeur condensée), ce qui assure un meilleur rendement, augmenté par le fait que le réchauffage en deux temps prolonge la durée de contact entre l'eau à réchauffer et l'agent de chauffage, et dimi- nue l'écart de température entre ceux-ci.
De plus, on combine l'avantage d'un bon rendement, inhérent aux réchauffeurs par mélange, à celui d'une ali- mentation en eau pure, sans mélange d'huile, inhérent aux réchauffeurs par surface, étant donné qu'il est facile, dans une telle installation, d'épurer l'eau de condensation avant de la mélanger à l'eau froide.
Le réchauffage préalable dans le vase d'aspira- tion produit un dégazage et un détartrage de l'eau froide,
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favorables à la bonne marche de la pompe et à la bonne tenue du réchauffeur par surface. Le réchauffage final, qui peut être tel que l'eau ait une température supérieure à 100 , n'ayant lieu que dans le réchauffeur par surface, en aval de la pompe, le fonctionnement de celle-ci ne risque pas d'être trouble puisqu'elle aspire seulement de l'eau tiède.
Le réchauffeur par surface étant constamment ali- menté avec de l'eau tiède, il n'est pas soumis à des va- riations de température exagérées, nuisibles à sa conser- vation. La température moyenne est également plus uni- forme, ce qui favorise encore l'obtention d'un bon ren- dement.
Une autre caractéristique importante de l'inven- tion consiste à monter sur la conduite reliant le réser- voir d'eau de condensation au vase d'aspiration un organe de réglage, manoeuvré en même temps que le régulateur d'admission de vapeur aux cylindres de la machine, de fa- çon à accroître l'alimentation du vase d'aspiration en vapeur condensée pendant la marche à régulateur fermé, c'est-à-dire pendant les périodes où on ne dispose que d'une faible quantité de vapeur de chauffage, ou que même toute arrivée de vapeur au réchauffeur par surface est interrompue. On constitue en effet dans le réservoir d'eau condensée une réserve d'eau chaude qu'il est possi- ble de mélanger en proportion voulue avec l'eau froide pour assurer un certain réchauffage de cette eau en vue de l'alimentation à régulateur fermé.
Le dessin annexé montre deux exemples de réali- sation de l'invention. la figure 1 est un schéma d'un premier exemple de réalisation; @
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la figure 3est-un schéma d'une variante; la figure 3 est une vue en élévation montrant l'installation montée sur une locomotive.
A la figure 1, de l'eau froide, venant du tender par exemple, à travers une conduite 1, pénètre dans un vase d'aspiration 2 dans lequel plonge le tuyau d'aspi- ration 3 d'une pompe 4, commandée par un cylindre à va- peur 5. La pompe 4 refoule l'eau par un tube 6 dans le faisceau tubulaire 7 d'un réchauffeur par surface 8, et de là, par le tube 9, dans la chaudière. la vapeur de chauffage (vapeur d'échappement, de soutirage dans les cylindres, etc..) arrive en 10, traver- se le réchauffeur 8, en réchauffant l'eau traversant les tubes 7, et l'eau de condensation passe par le tube 11 dans un réservoir 12, où elle s'accumule. Ce réservoir 12 alimente le vase d'aspiration 2 par un tube 13 muni d'un organe de réglage 14.
L'eau de condensation, en se mélan- geant à l'eau froide dans le vase 2, y produit un certain réchauffage, lequel est complété dans le réchauffeur par surface 8.
La réserve d'eau chaude contenue dans le réservoir 12 peut être consommée plus ou moins vite, en réglant l'organe 14, et notamment elle peut servir, pendant les périodes de marche à régulateur fermé, pendant lesquelles la vapeur de chauffage cesse totalement ou partiellement d'arriver au réchauffeur, à réchauffer cependant plus ou moins l'eau froide. Cette disposition est avantageuse, car on sait que l'alimentation à régulateur fermé est préfé- rable à l'alimentation à régulateur ouvert. Bien entendu, des dispositions doivent être prises pour empêcher la va- peur de chauffage de passer dans le vase d'aspiration 2 au cas où le réservoir 12 serait vide d'eau de condensa- tion, ainsi qu'il sera expliqué ci-après.
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Suivant la variante de la figure 2, le réservoir 12 est relié à la conduite 13 par un tube de trop-plein 15, des dispositions étant prises également dans ce cas pour empêcher le passage de la vapeur au vase d'aspiration. De plus, l'organe 14 est établi de façon à obturer complete- ment la conduite 13 à régulateur ouvert; et à ouvrir cette conduite à régulateur fermé. De cette façon, le réservoir 12 se remplit d'eau de condensation à régulateur ouvert, le trop plein seul s'écoulant au vase 2 pour le premier ré- chauffage.
A régulateur fermé, l'organe 14 ouvre la con- duite 13 et permet à la quantité relativement grande d'eau de condensation mise en réserve (600 à 800 litres par exem- ple), de réchauffer pendant un temps assez long l'eau froide du tender pour compenser la défaillance du réchauf- feur par surface pendant la marche à régulateur fermé.
Néanmoins, le réchauffeur par surface peut produire un certain réchauffage, même à régulateur fermé, s'il est alimenté avec les vapeurs d'échappement des machines auxi- liaires (pompe à eau, pompe à air, etc..).
Pour empêcher le passage de la vapeur de la condui- te 13 ou du réservoir 12 au vase 2, on peut utiliser un purgeur-séparateur ou un clapet de type connu ou organe analogue, équilibré sur ces deux faces par la pression de la vapeur dans le réservoir 12, et sensible aux dénivella- tions de l'eau dans ce réservoir ou dans le tube 15, de façon à obturer la conduite 13 ou le tube 15 lorsque le niveau de l'eau s'y abaisse au-dessous d'une certaine hau- teur. pour commander l'organe 14 automatiquement par le régulateur d'admission de vapeur aux cylindres de la ma- chine, on peut le relier mécaniquement à l'un quelconque des organes de commande de l'admission de vapeur, ou le
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rendre solidaire d'un piston sensible à la pression de la vapeur dans le tiroir de la machine, dans le receiver d'une machine compound, etc...
A la figure 3, les mêmes chiffres de références désignent les mêmes organes qu'à la figure 2. On a aup- posé ici que le réchauffeur est alimenté d'une part au moyen de vapeur de soutirage prise aux cylindres par un tube 21, d'autre part au moyen de vapeur d'échappement du cylindre à vapeur 5 de la pompe 4, venant par les tubes 22 et 23, et enfin au moyen de vapeur d'échappe- ment de la pompe à air 23, venant par les tubes 24 et 25. 26 désigne une tuyauterie d'évacuation de la vapeur en excès dans le réservoir 12, et 27 un clapet, convena- blement chargé, monté sur cette tuyauterie. On pourrait aussi recueillir la vapeur du réservoir 12 pour le chauf- fage des wagons d'un train de voyageurs, ce qui permet- trait de supprimer la nécessité d'un détendeur.
On remarquera qu'au début de chaque voyage, au moment de la mise en pression de la chaudière, le régu- lateur d'admission de vapeur aux cylindres de la machine est fermé, de sorte que l'organe 14 ouvre la conduite 13, et que l'eau du tender emplit le réservoir 12. Cette eau se réchauffe rapidement au moyen des vapeurs d'é- chappement de la pompe à air et de la pompe à eau, de sorte qu'au départ du train on dispose déjà d'un certain volant d'eau chaude.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples donnés ci-dessus. C'est ainsi que le réservoir 12 n'est pas nécessairement distinct du réchauffeur 8 mais peut faire corps avec lui.